JP2020140043A - 光制御シート、光制御シート組合体、表示装置および区画部材 - Google Patents

光制御シート、光制御シート組合体、表示装置および区画部材 Download PDF

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Abstract

【課題】光の進行方向を制御する光制御シートにおいて、透過光の出射角度範囲を狭くする。【解決手段】光制御シート20は、一方向に配列された可視光遮光性を有する複数の第1遮光部30と、前記一方向に配列された可視光遮光性を有する複数の第2遮光部40と、を有する。各第1遮光部に対応して一つの第2遮光部が設けられている。前記複数の第2遮光部は、前記光制御シートの法線方向に前記複数の第1遮光部から離間している。【選択図】図1

Description

本発明は、光の進行方向を制御する光制御シート及び光制御シート組合体、光制御シートを含む表示装置、並びに、光制御シートを含む区画部材に関する。
例えば特許文献1に開示されているように、透過光の進行方向を制御する光制御シートが知られている。特許文献1に開示されているように、所定の方向を中心とした狭い角度範囲内に進む光のみを透過させる光制御シートは、シート面に沿う方向に配列された多数の遮光部を有している。遮光部の断面形状が高アスペクトを有する場合、透過光の出射角度範囲を狭くすることができる。
特開2006−184609号公報
しかしながら、高アスペクトの遮光部を形成することは困難であり、透過光の出射角度範囲を十分に狭くすることができない。その一方で、昨今では、覗き見防止等の観点から、透過光の出射角度範囲を狭くする要求、つまり視野角を狭くする要求が一層強くなっている。また、視野角制御以外だけでなく光学素子(例えばセンサ)への入射角度を制御する目的においても、透過光の進行方向の角度範囲を狭くする要望がある。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、光の進行方向を制御する光制御シートにおいて、透過光の出射角度範囲を狭くすることを目的とする。
本発明による光制御シートは、
一方向に配列された可視光遮光性を有する複数の第1遮光部と、
前記一方向に配列された可視光遮光性を有する複数の第2遮光部と、を備える光制御シートであって、
各第1遮光部に対応して一つの第2遮光部が設けられ、
前記複数の第2遮光部は、前記光制御シートの法線方向に前記複数の第1遮光部から離間している。
本発明による光制御シートにおいて、各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部に接するようにして入射した後、前記第1遮光部及び前記第2遮光部の間となる領域の屈折率をnとしてArcsin(1/n)〔°〕で表される角度だけ前記光制御シートの前記法線方向に対して前記一方向における他側に傾斜した方向に進む光は、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部、又は、前記一つの第1遮光部に前記一方向における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部に入射するようにしてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部に接するようにして入射した後、前記第1遮光部及び前記第2遮光部の間となる領域の屈折率をnとしてArcsin(1/n)〔°〕で表される角度だけ前記光制御シートの前記法線方向に対して前記一方向における他側に傾斜した方向に進む光は、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部に入射するようにしてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部に接するようにして入射した後、前記光制御シートの前記法線方向に対して前記一方向における他側に傾斜した方向に進む光は、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部、又は、前記一つの第1遮光部に前記一方向における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部に入射するようにしてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、前記第1遮光部及び前記第2遮光部の間となる領域の屈折率をnとし、前記一方向に沿った前記第2遮光部の幅をL〔μm〕とし、前記光制御シートの前記法線方向に沿った前記第1遮光部および前記第2遮光部の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つようにしてもよい。
Arcsin(1/n)≦Arctan(L/(2×D))
本発明による光制御シートにおいて、前記一方向に沿った前記第2遮光部の幅をL〔μm〕とし、前記光制御シートの前記法線方向に沿った前記第1遮光部および前記第2遮光部の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つようにしてもよい。
L/2≦D
本発明による光制御シートにおいて、各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部に接するようにして入射した後、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部が存在しないとの仮定で前記一つの第1遮光部に前記一方向における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部のうちの前記一方向における最も一側であり且つ前記法線方向における前記第2遮光部から最も離間する側となる位置に向かう光の光路と交差するように、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部が配置されていてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部と、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部に前記一方向における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部のうちの前記一方向における最も一側であり且つ前記法線方向における前記第2遮光部から最も離間する側となる位置と、を通過する直線が、前記一つの第1遮光部と交差するようにしてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、前記第1遮光部は、前記一方向に沿った断面において、台形形状を有するようにしてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、前記法線方向に沿って前記第2遮光部に近接する側に上底が位置し、前記法線方向に沿って前記第2遮光部から離間する側に前記上底よりも幅が広い下底が位置するようにしてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、前記一方向に沿った前記台形形状の前記上底の幅をWA〔μm〕とし、前記光制御シートの前記法線方向に沿った前記第1遮光部および前記第2遮光部の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つようにしてもよい。
WB/2≦D
本発明による光制御シートにおいて、前記一方向に沿った前記台形形状の上底の幅をWA〔μm〕とし、前記一方向に沿った前記台形形状の下底の幅をWB〔μm〕とし、前記法線方向に沿った前記台形形状の高さをH〔μm〕とし、前記一方向に沿った前記第2遮光部の幅をL〔μm〕とし、前記法線方向に沿った前記第1遮光部および前記第2遮光部の離間距離をD〔μm〕とし、前記一方向に沿った前記第1遮光部の配列ピッチをP〔μm〕として、次の式が成り立つようにしてもよい。
(P−WA/2−WB/2)/H≦(WA+L)/(2×D)
本発明による光制御シートにおいて、各第1遮光部の前記一方向に沿った長さは、当該第1遮光部に対応する第2遮光部の前記一方向に沿った長さと同一であってもよい。
本発明による光制御シートにおいて、各第1遮光部の前記一方向に沿った長さは、当該第1遮光部に対応する第2遮光部の前記一方向に沿った長さより長くなっていてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、各第1遮光部の前記一方向に沿った長さは、当該第1遮光部に対応する第2遮光部の前記一方向に沿った長さより短くなっていてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、
各第1遮光部は、前記一方向と前記法線方向との両方に非平行な方向に延び、
各第2遮光部は、前記一方向と前記法線方向との両方に非平行な前記方向に延びるようにしてもよい。
本発明による光制御シートは、前記第1方向に隣り合う二つの第1遮光部の間と、前記法線方向において前記複数の第1遮光部及び前記複数の第2遮光部の間とに、可視光透過性を有した透過部を、更に備えるようにしてもよい。
本発明による光制御シートは、前記一方の面に形成された複数の凹部内に前記複数の第1遮光部を設けられ且つ前記他方の面上に前記複数の第2遮光部を設けられた可視光透過性を有した透過部を、更に備えるようにしてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、前記第2遮光部は遮光膜であってもよい。
本発明による光制御シートにおいて、各第1遮光部の前記法線方向に沿った高さは、前記第2遮光部の前記法線方向に沿った厚みよりも大きくなっていてもよい。
本発明による光制御シートにおいて、各第1遮光部と当該第1遮光部に対応する第2遮光部は、前記法線方向への投影において、少なくとも部分的に重なるようにしてもよい。
本発明による第1の表示装置は、
上述した本発明による光制御シートのいずれかと、
前記光制御シートと重ねられた画像形成装置と、を備える。
本発明による第1の区画部材は、上述した本発明による光制御シートのいずれかを備える。
本発明による光制御シート組合体は、
上述した本発明による光制御シートのいずれかである第1光制御シートと、
上述した本発明による光制御シートのいずれかであり前記第1光制御シートに積層された第2光制御シートと、を有し、
前記第1光制御シートにおける前記複数の第1遮光部の配列方向は、前記第2光制御シートにおける前記複数の第1遮光部の配列方向と非平行となっている。
本発明による第2の表示装置は、
上述した本発明による光制御シート組合体のいずれかと、
前記光制御シート組合体と重ねられた画像形成装置と、を備える。
本発明による第2の区画部材は、上述した本発明による光制御シート組合体のいずれかを備える。
本発明によれば、光の進行方向を制御する光制御シートにおいて、透過光の出射角度範囲を効果的に狭くすることができる。
図1は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、光制御シートを示す斜視図である。 図2は、図1の光制御シートを示す断面図である。 図3は、図1の光制御シートを示す断面図であって、光制御シートの作用を説明するための図である。 図4は、図1の光制御シートを示す断面図であって、光制御シートの作用を説明するための図である。 図5は、図1の光制御シートを示す断面図であって、光制御シートの作用を説明するための図である。 図6は、図1の光制御シートを含む表示装置の一例を示す側面図である。 図7は、図1の光制御シートを含む表示装置の他の例を示す側面図である。 図8は、図3に対応する図であって、光制御シートの一変形例を説明するための図である。 図9は、図1に対応する図であって、複数の光制御シートを含む光制御シート組合体を説明するための斜視図である。 図10は、図1の光制御シートを含む区画部材の一例を示す斜視図である。 図11は、図3に対応する図であって、光制御シートの一参考例を示す断面図である。 図12は、図3に対応する図であって、光制御シートの他の参考例を示す断面図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、図面間での方向関係を明確化するため、いくつかの図面には、第1方向D1、第2方向D2及び第3方向D3を図面間で共通する方向として矢印で示している。矢印の先端側が、各方向D1,D1,D1の一側S1A,S2A,S3Aとなる。
図1〜図10は、一実施の形態およびその変形例を説明するための図である。このうち図1〜図8に示された例では、光制御シートを表示装置に適用している。一方、図10に示された例では、光制御シートを区画部材に適用している。
本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「シート」はフィルムや板と呼ばれ得るような部材も含む概念であり、したがって、「光制御シート」は、「光制御フィルム」や「光制御板」と呼ばれる部材と呼称の違いのみにおいて区別され得ない。
また、「シート面(フィルム面、板面)」とは、対象となるシート状(フィルム状、板状)の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状(フィルム状、板状)の部材の平面と一致する面のことを指す。また、シート状(フィルム状、板状)の部材に対する法線方向とは、当該シート状(フィルム状、板状)の部材のシート面(フィルム面、板面)への法線方向のことを指す。
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
図示するように一実施の形態において、光制御シート20は、光の進行方向を制御するための部材であって、第1方向(一方向)D1に配列された可視光遮光性を有する複数の第1遮光部30と、第1方向D1に配列された可視光遮光性を有する複数の第2遮光部40と、を有している。とりわけ、本実施の形態による光制御シート20には、透過光の出射角度範囲を効果的に狭くするための工夫が成されている。具体的には、各第1遮光部30に対応して一つの第2遮光部40が設けられている。そして、複数の第2遮光部40は、光制御シート20の法線方向に複数の第1遮光部30から離間している。本実施の形態では、第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせにより、透過光の出射角度の範囲を効果的に絞ること、言い換えると効果的に狭い角度範囲内とすることが可能となる。これにより、例えば表示装置10への適用においては、表示装置10の表示を有効に視認できる角度範囲、すなわち視野角を効果的に狭めることができる。
まず、図1〜図8に示された一具体例を参照して本実施の形態について説明する。図6及び図7は、光制御シート20が組み込まれた表示装置10の構成を模式的に示す側断面図である。図6及び図7に示すように、表示装置10は、画像を形成する画像形成装置15と、画像形成装置15に積層された光制御シート20と、を有している。この例において、光制御シート20が、画像を形成する光の進行方向を特定の方向を中心とした狭い角度範囲に絞る。観察者は、表示装置10から射出する画像光を狭い角度範囲の視野角内において観察することができる。その一方で、表示装置10によって表示される画像は、視野角以外の角度範囲からは視認され得ないようになる。このような表示装置10において、光制御シート20は、視野角を狭めて、覗き見を防止する機能を発揮する。
光制御シート20が適用される表示装置10の型式は特に限定されない。図6及び図7に示された例において、表示装置10は、液晶表示パネルとしての画像形成装置15を有している。そして、図6及び図7に示された表示装置10は、面状に光を発光する面光源装置12を更に有している。面光源装置12は、いわゆるバックライトとして画像形成装置15を背面側から面状に照明する。面光源装置12は、エッジライト型や直下型等の種々の型式を採用することができる。図6に示された例において、光制御シート20は、画像形成装置15の面光源装置12とは反対側に配置されている。図6に示された例において、画像形成装置15から射出した画像光は、光制御シート20を透過する際に進行方向を狭い角度範囲に絞り込まれる。また、図7に示された例において、光制御シート20は、面光源装置12と画像形成装置15との間に配置されている。図7に示された例において、面光源装置12から射出した照明光は、光制御シート20を透過する際に進行方向を狭い角度範囲に絞り込まれる。
次に、光制御シート20について説明する。図1に示すように、光制御シート20は、シート状の部材として形成されている。光制御シート20は、そのシート面に沿った第1方向D1に配列された複数の第1遮光部30と、第1方向D1に配列された複数の第2遮光部40と、を有している。第1遮光部30及び第2遮光部40は、可視光遮光性を有している。すなわち、第1遮光部30及び第2遮光部40は、可視光を透過させない機能を有している。第1遮光部30及び第2遮光部40は、典型的には、可視光を吸収する可視光吸収性を有している。
図示された例において、各第1遮光部30は、第1方向D1と非平行な方向に延びている。とりわけ図示された各第1遮光部30は、第1方向D1と直交し且つ光制御シート20のシート面に沿った第2方向D2に直線状に延びている。第2遮光部40は、各第1遮光部30に対応して設けられている。一つの第1遮光部30に対して一つの第2遮光部40が設けられており、他の一つの第1遮光部30に対して他の一つの第2遮光部40が設けられている。図示された例において、各第2遮光部40は、第1方向D1と非平行な方向に延びている。とりわけ図示された各第2遮光部40は、第1方向D1と直交し且つ光制御シート20のシート面に沿った第2方向D2に直線状に延びている。
図示された例において、光制御シート20は、第1遮光部30を含んだ光学シート21を有している。光学シート21は、互いに対向する一対の第1主面21A及び第2主面21Bを有したシート状の部材である。光学シート21は、可視光透過性を有した透過部25を有している。そして、透過部25は、シート状に形成されている。透過部25は、光学シート21の第1主面21Aの全部と第2主面21Bの一部分とを形成している。透過部25は、第2主面21Bを形成する面に複数の凹部25aを形成されている。言い換えると、透過部25は、第1主面21Aを形成するシート状のベース部分26と、ベース部分26上に設けられた複数の突出部分29と、を有している。第1方向D1に隣り合う二つの突出部分29の間に凹部25aが設けられている。突出部分29は、光制御シート20の法線方向である第3方向D3に、ベース部分26から突出している。第3方向D3は、第1方向D1及び第2方向D2の両方に対して直交している。
なお、後述する製造方法に起因して、ベース部分26は、互いに積層された第1ベース部27及び第2ベース部28を有している。第1ベース部27は、第1主面21Aを形成している。第1ベース部27は、一例として、透明な樹脂製フィルムから構成され得る。第2ベース部28は、第1ベース部27と突出部分29との間に位置し、突出部分29と一体的に成形されている。すなわち、第2ベース部28は、複数の突出部分29を支持するランド部として機能する。ただし、光制御シート20から第2ベース部28を省いてもよいし、光制御シート20から第1ベース部27を省いてもよい。
透過部25の各凹部25a内に第1遮光部30が充填されている。すなわち、光学シート21は、一方の面に複数の凹部25aを形成された透過部25と、凹部25a内に設けられた複数の第1遮光部30と、を有している。図2に示すように、各第1遮光部30は、光制御シート20の厚み方向(第3方向D3)に厚み(高さH)を有した部位として形成されている。そして、第1遮光部30及び突出部分29は、第1方向D1に交互に配置されている。したがって、各突出部分29及び各凹部25aは、第1遮光部30と同様に、第1方向D1と非平行な方向に線状に延び、とりわけ第1方向D1に直交する第2方向D2に直線状に延びている。
一方、第2遮光部40は、光学シート21の平坦な第2主面21B上に設けられている。すなわち、透過部25は、一方の面に形成された複数の凹部25a内に複数の第1遮光部30を支持し且つ他方の面上に複数の第2遮光部40を設けられている。さらに表現を換えると、透過部25は、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、第3方向D3において複数の第1遮光部30及び複数の第2遮光部40の間とに、設けられている。つまり、第3方向D3における第1遮光部30及び第2遮光部40の間には、透過部25のベース部分26が介在している。したがって、複数の第2遮光部40は、光制御シート20の法線方向である第3方向D3において、複数の第1遮光部30から離間している。図示されて例において、各第2遮光部40は、対応する第1遮光部30の第3方向D3における一側S3Aに位置している。
図示された第2遮光部40は、可視光遮光性を有した薄い層(遮光膜)として形成されている。第2遮光部40の第3方向D3に沿った厚みは、第1遮光部30の第3方向D3に沿った高さHよりも小さくなっている。
図2には、光制御シート20の主切断面として、第1遮光部30及び第2遮光部40の配列方向である第1方向D1及び光学シート21の法線方向である第3方向D3の両方に平行となる断面にて、光制御シート20が示されている。図2に示すように、第1遮光部30は、透過部25とともに光制御シート20の第2主面21Bを形成する底面(第2底面)32と、底面32から延び出た第1側面33及び第2側面34と、を含んでいる。図示された例において、第1方向D1に沿った第1側面33及び第2側面34の離間間隔は、第3方向D3に沿って底面32から離間して一側S3Aに向かうにつれて、互いに接近していく。図示された例において、第1側面33及び第2側面34は、光制御シート20の主切断面において、直線状に形成されているが、折れ線状に形成されていてもよいし、曲線状に形成されていてもよいし、或いは、直線と曲線との組み合わせとして形成されていてもよい。
とりわけ図示された例において、第1側面33及び第2側面34は、第3方向D3における一側S3Aにおいて、共に第1底面31に接続している。図示された例において、第1底面31は、第2底面32とともに、光制御シート20のシート面に沿って延びている。第1遮光部30は、光制御シート20の主切断面において、台形形状を有している。とりわけ図示された例において、第1遮光部30の断面形状である台形の幅狭の上底31Aが、第3方向D3において第2遮光部40に近接する一側S3Aに位置している。第1遮光部30の断面形状である台形の幅広の下底32Aが、第3方向D3において第2遮光部40から離間する他側に位置している。すなわち、第1遮光部30の第2底面32よりも第1方向D1に沿った幅が狭い第1底面31が、第1遮光部30の断面形状がなす台形の上底31Aを形成している。第1遮光部30の第1底面31よりも第1方向D1に沿った幅が広い第2底面32が、第1遮光部30の断面形状がなす台形の下底32Aを形成している。このような第1遮光部30は比較的容易に形成することができ、また後述するように、視野角を有効に狭めながら、透過光量を確保することが可能となる。
また、図示された第1遮光部30は、光制御シート20の主切断面において、等脚台形形状を有している。このような第1遮光部30によれば、光制御シート20の法線方向(第3方向)D3を中心として第1方向D1に対称的な配向特性を実現することができる。
図示された例において、第1遮光部30は、第1方向D1に沿って等間隔に配置されている。また、第1遮光部30は、断面形状を変化させることなく、第2方向D2に延びている。さらに、光制御シート20に含まれる多数の第1遮光部30は、互いに同一に構成されている。以上の第1遮光部30の構成にともない、図示された例では、光制御シート20に含まれる透過部25の突出部分29も、第1方向D1に沿って等間隔に配置され、断面形状を変化させることなく第2方向D2に延び、且つ、互いに同一に構成されている。
図2に示された光制御シート20の主切断面において、第1方向D1に沿った第1遮光部30の配列ピッチPを、一例として、20μm以上500μm以下とすることができる。光制御シート20の主切断面において、第1方向D1に沿った第1遮光部30の第1底面31(上底31A)の幅WAを、一例として、1μm以上50μm以下とすることができる。光制御シート20の主切断面において、第1方向D1に沿った第1遮光部30の第2底面32(下底32A)の幅WBを、一例として、5μm以上100μm以下とすることができる。光制御シート20の主切断面において、光制御シート20の法線方向である第3方向D3に沿った第1遮光部30の高さHを、一例として、20μm以上500μm以下とすることができる。光制御シート20の主切断面において、光制御シート20の法線方向である第3方向D3に沿った第1遮光部30及び第2遮光部40の離間距離Dを、一例として、5μm以上100μm以下とすることができる。光制御シート20の主切断面において、光制御シート20の法線方向である第3方向D3に沿った光学シート21の厚みTを、一例として、25μm以上600μm以下とすることができる。第1方向D1に沿った第1遮光部30の長さ(最大幅)に対する第3方向D3に沿った第1遮光部30の高さの比、いわゆるアスペクト比は、典型的には1より大きく10以下とすることができる。
また、図2に示された光制御シート20の主切断面において、第1方向D1に沿った第2遮光部40の配列ピッチを、一例として、20μm以上500μm以下とすることができる。さらに、第1方向D1に沿った第2遮光部40の配列ピッチを、第1方向D1に沿った第1遮光部30の配列ピッチと同一にしてもよい。光制御シート20の主切断面において、第1方向D1に沿った第2遮光部40の幅Lを、一例として、10μm以上200μm以下とすることができる。
なお、図示された例では、光制御シート20の主切断面において、各第1遮光部30の第1方向D1に沿った長さ(最大幅)は、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40の第1方向D1に沿った長さLと同一となっている。ただし、この例に限られず、各第1遮光部30の第1方向D1に沿った長さ(最大幅)は、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40の第1方向D1に沿った長さLよりも短くてもよいし、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40の第1方向D1に沿った長さLよりも長くてもよい。
また、図示された例において、透過光の出射角度範囲に光制御シート20の法線方向を含める場合、各第1遮光部30と当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40が、光制御シート20の法線方向への投影において、少なくとも部分的に重ねることが好ましい。さらに、透過光の出射角度範囲に光制御シート20の法線方向を含める場合、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間の空間(突出部分29)と、第1方向D1に隣り合う二つの第2遮光部40の間の隙間が、第1方向D1において少なくとも部分的に重複する領域に位置していること好ましい。このような構成によれば、光制御シート20の法線方向に進む光が、少なくとも部分的に、光制御シート20を法線方向に透過することが可能となる。
図示された例において、各第1遮光部30と当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40が、第1方向D1において同一の領域内に位置している。ただし、この例に限られず、互いに対応する第1遮光部30及び第2遮光部40が、第1方向D1において部分的に同一の領域に位置するようにしてもよい。また、互いに対応する第1遮光部30及び第2遮光部40が、第1方向D1において完全にずれた領域に位置するようにしてもよい。
なお、図示された光制御シート20における以上に説明した構成は、単なる例示であり、例えば後述する光制御シート20の機能を考慮して適宜変更することが可能である。例えば、第1遮光部30の断面形状を、種々の形状に変更することができる。また、光制御シート20に含まれる多数の第1遮光部30の間で、形状や配列が異なるようにしてもよいし、同様に、光制御シート20に含まれる多数の第2遮光部40の間で、形状や配列が異なるようにしてもよい。
次に、光制御シート20に用いられる材料について説明する。まず、光制御シート20の透過部25は、可視光透過性を有しており、透明である。なお、可視光透過性を有するとは、当該部材(または当該部分)を介して当該部材の一方の側から他方の側を透視し得る程度の透明性を有していることを意味している。光制御シート20の法線方向に沿ってベース部分26及び突出部分29を透過する光の透過率は、例えば、30%以上、より好ましくは50%以上、更に好ましくは70%以上とすることができる。ここで、可視光透過率は、分光光度計((株)島津製作所製「UV−3100PC」、JIS K 0115準拠品)を用いて測定波長380nm〜780nmの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。
透過部25の第2ベース部28及び突出部分29は、同一の材料を用いて一体的に成形されていてもよい。第2ベース部28及び突出部分29に用いられる材料として、例えば、樹脂材料、とりわけ電離放射線の照射により硬化する電離放射線硬化性樹脂を用いることができる。電離放射線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂、近赤外線硬化性樹脂等が挙げられる。樹脂材料の具体例としては、アクリル樹脂が挙げられる。一方、透過部25の第1ベース部27は、樹脂性のフィルム、例えばポリエチレンテレフタレート製のフィルムを用いることができる。
第1遮光部30は、可視光遮光性を有している。光制御シート20の法線方向に沿って第1遮光部30を透過する光の透過率は、例えば、5%以下、より好ましくは1%以下、更に好ましくは0.1%以下とすることができる。第1遮光部30は、バインダーとして機能する主部36と、主部36中に分散された可視光吸収材37と、を有するようにしてもよい。この第1遮光部30は、可視光吸収性を有する。第1遮光部30の主部36に用いられる材料として、例えば、樹脂材料、とりわけ電離放射線の照射により硬化する電離放射線硬化性樹脂の硬化物を用いることができる。電離放射線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂、近赤外線硬化性樹脂等が挙げられる。樹脂材料の具体例としては、アクリル樹脂を例示することができる。一方、可視光吸収材37として、可視光を吸収可能な種々の材料、例えば、顔料等の色材を用いることができる。第1遮光部30は、カーボンブラックやチタンブラック等の黒色顔料を可視光吸収材37として含むようにしてもよいし、吸収スペクトルが互いに異なる複数種類の顔料を可視光吸収材37として含むようにしてもよい。
第2遮光部40は、可視光遮光性を有している。光制御シート20の法線方向に沿って第2遮光部40を透過する光の透過率は、例えば、5%以下、より好ましくは1%以下、更に好ましくは0.1%以下とすることができる。第2遮光部40は、第1遮光部30と同様に構成することができる。すなわち、第2遮光部40は、バインダーとして機能する主部と、主部中に分散された可視光吸収材と、を有するようにしてもよい。
なお、主部36及び可視光吸収材37は、図2における一つの第1遮光部30においてのみ図示しており、その他において図示を省略している。
以上のような構成からなる、光制御シート20は次のようにして製造され得る。まず、透過部25と第1遮光部30とを有する光学シート21のうちの透過部25を作製する。最初に、第2ベース部28及び突出部分29を、例えば、電子線、紫外線等の電離放射線の照射により硬化する特徴を有するエポキシアクリレート等の硬化性材料を用いて、第1ベース部27上に作製する。具体的には、透過部25の凹部25aの構成(配置、形状等)に対応した凸部を有する型ロール、言い換えると、突出部分29の構成(配置、形状等)に対応した凹部を有する型ロールを準備する。
当該型ロールとニップロールとの間に第1ベース部27をなすようになるフィルム、例えばポリエチレンテレフタレート製のフィルムを送り込み、該フィルムの送り込みに合わせて、硬化性材料を型ロールとフィルムとの間に供給する。その後、フィルム上に供給された未硬化状態で液状の硬化性材料が型ロールの凹部に充填されるように、型ロールおよびニップロールで該硬化性材料を加圧する。このとき、型ロールの凹部の深さより厚くなるように、すなわち、型ロールとフィルムとが接触しないように、硬化性材料をフィルム上に供給しておくことによって、上述した第2ベース部(ランド部)28が、突出部分29と一体的に硬化性材料から形成されるようになる。
以上のようにしてフィルムと型ロールとの間に未硬化で液状の硬化性材料を充填した後、光を照射して該硬化性材料を硬化(固化)させる。この結果、フィルムからなる第1ベース部27上に、第2ベース部28及び突出部分29を一体的に成形することができる。このようにして上述した透過部25が得られる。
次に、硬化することによって主部36をなすようになる硬化性材料と、可視光吸収材37と、を含んだ未硬化で液状の組成物を用いて第1遮光部30を作製する。硬化することによって主部36をなすようになる硬化性材料として、電離放射線により硬化する特徴を有するウレタンアクリレート等の硬化性材料を用いることができる。まず、先に形成された透過部25上に組成物を供給する。その後、隣り合う突出部分29の間に位置する凹部25a、すなわち型ロールの凸部に対応していた部分の内部に、ドクターブレードを用いながら、組成物を充填しつつ、該凹部25a外に溢出した余剰分の組成物を掻き落としていく。その後、凹部25a内の組成物に電離放射線を照射して硬化させることにより、第1遮光部30が形成される。これにより、透過部25および透過部25の凹部25a内に設けられた第1遮光部30を有する光学シート21が作製される。
次に、光学シート21の第1遮光部30が露出していない側の面上に、第2遮光部40を形成する。第2遮光部40は、一例としてグラビア印刷により、第2遮光部40をなすようになる組成物を光学シート21上に塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥および硬化させることで、作製され得る。別の方法として、上述した第1遮光部30を作製するための組成物と同様の組成物を光学シート21上に塗布して形成した塗膜を、フォトリソグラフィー技術を用いてパターン露光及び現像することで、塗膜をパターニングしてなる第2遮光部40を得ることができる。この際、光学シート21の第1遮光部30が露出した第2主面21Bの側から平行光を照射することで、第1遮光部30の配置に応じたパターンにて塗膜をパターン露光することができる。
次に、以上のような表示装置10及び光制御シート20の作用について説明する。
図6及び図7に示された例において、光制御シート20は、表示装置10に適用されている。表示装置10への適用において、図1〜図5に示された光制御シート20によれば、光制御シート20の法線方向である第3方向D3に対して大きく傾斜した方向に進む光は、第3方向D3に延びる第1遮光部30によって吸収される。第3方向D3に対して大きく傾斜した方向に進む光を遮光することによって、光制御シート20を透過する光の出射方向を、第3方向D3を中心とした狭い角度範囲に絞ることができる。表示装置10への適用においては、画像光の出射方向を狭い角度範囲に制限することで、画像を有効に観察することができる角度範囲、すなわち視野角を狭い範囲に制限することができる。これにより、光制御シート20は、視野角制御機能を発揮し、覗き見を効果的に防止することができる。
なお、第1遮光部30が細長く延びる方向を調節することによって、透過光が進みでる角度範囲の中心方向を制御することができる。図示された例とは異なり、第1遮光部30が第3方向D3に対して傾斜した方向に細長く延びる場合には、当該第1遮光部30の長手方向を含む狭い角度範囲に透過光の出射方向を制限することができる。さらに、第2遮光部40を対応する第1遮光部30から当該第1遮光部30の長手方向に沿った延長線上に配置することで、透過光の出射方向の角度範囲を極めて狭い範囲に絞ることが可能となる。
まず、複数の第1遮光部30による透過光の出射角度範囲を絞る機能について、主として図3を参照しながら説明する。第3方向D3に延びる第1遮光部30によれば、光路LP3よりも第3方向D3に対して大きな角度で第3方向D3における一側S3Aで第1方向D1における一側S1Aに傾斜した光路を進む光は、第1遮光部30に入射して遮光、典型的には吸収されるようになる。ここで、光路LP3は、一つの第1遮光部30のうちの第1方向D1における一側S1Aかつ第3方向D3における他側に位置する一側他側端部1ABと、当該一つの第1遮光部30に第1方向D1における一側S1Aから隣り合う他の一つの第1遮光部30のうちの第1方向D1における他側かつ第3方向D3における一側に位置する他側一側端部1BAと、を通過している。
同様に、図3に示すように、第3方向D3に延びる第1遮光部30によれば、光路LP4よりも第3方向D3に対して大きな角度で第3方向D3における一側S3Aで第1方向D1における他側に傾斜した光路を進む光は、第1遮光部30に入射して遮光、典型的には吸収されるようになる。ここで、光路LP4は、一つの第1遮光部30のうちの第1方向D1における他側かつ第3方向D3における他側に位置する他側他側端部1BBと、当該一つの第1遮光部30に第1方向D1における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部30のうちの第1方向D1における一側S1Aかつ第3方向D3における一側S3A他側に位置する一側一側端部1AAと、を通過している。
以上の結果、第1方向D1に配列された複数の第1遮光部30によれば、透過光の出射角度範囲を、光路LP3及び光路LP4の間のとなる角度範囲RAに絞り込むことができる。
さらに本実施の形態によれば、各第1遮光部30に対応して第2遮光部40が設けられている。第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせによれば、透過光の出射角度範囲を極めて狭い範囲RVに絞ることが可能となっている。第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせにより実現される透過光の出射角度範囲RAは、第1遮光部30のみにより実現される光路LP3及び光路LP4で規定された角度範囲RAよりも格段に狭くなる。実際に、図3に示すように、光路LP3及び光路LP4に沿って進む光は、第2遮光部40に入射して遮光、典型的には吸収されている。
図3に示すように、第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせによれば、光路LP1よりも第3方向D3に対して大きな角度で第3方向D3における一側S3Aで第1方向D1における一側S1Aに傾斜した光路を進む光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によって効果的に遮光、典型的には吸収することができる。ここで、光路LP1は、一つの第2遮光部40のうちの第1方向D1における他側に位置する他側端部2Bと、当該一つの第2遮光部40に対応する第1遮光部30に対して第1方向D1における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部30のうちの第1方向D1における一側S1Aかつ第3方向D3における他側に位置する一側他側端部1ABと、を通過している。光路LP1が第3方向D3に対してなす角度は、上述した光路LP3が第3方向D3に対してなす角度よりも格段に小さくなっている。
同様に、図3に示すように、第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせによれば、光路LP2よりも第3方向D3に対して大きな角度で第3方向D3における一側S3Aで第1方向D1における他側に傾斜した光路を進む光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によって効果的に遮光、典型的には吸収することができる。ここで、光路LP2は、一つの第2遮光部40のうちの第1方向D1における一側S1Aに位置する一側端部2Aと、当該一つの第2遮光部40に対応する第1遮光部30に対して第1方向D1における一側S1Aから隣り合う他の一つの第1遮光部30のうちの第1方向D1における他側かつ第3方向D3における他側に位置する他側他側端部1BBと、を通過している。光路LP2が第3方向D3に対してなす角度は、上述した光路LP4が第3方向D3に対してなす角度よりも格段に小さくなっている。
以上の結果、第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせによれば、透過光の出射角度範囲を、光路LP1及び光路LP1の間のとなる極めて狭い角度範囲RVに効果的に絞り込むことが可能となる。
なお、図11や図12に示すように、第2遮光部40を設けることなく第1遮光部30の断面形状を変更することにより、透過光の出射角度範囲を絞ることも可能である。しかしながら、図11や図12に示された光制御シートについては以下に説明する別の不具合が存在する。
図11に示された光制御シートでは、第1方向D1に沿った隣り合う二つの第1遮光部30Xの離間間隔LSの長さを維持しながら、光制御シートの主切断面における第1遮光部30Xの断面形状を相似的に大きくしている。図11に示された例においても、図3に示された第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせによって実現される透過光の出射角度範囲RVと同程度にまで、透過光の出射角度範囲を狭くすることができる。
しかしながら、図11に示すように、第1遮光部30Xが極端に大型化する。結果として、第3方向D3に沿った第1遮光部30Xの高さHXが極端に大きくなり、第1方向D1に沿った第1遮光部30Xの最大幅(第2底面32の幅WBX)も極端に大きくなる。高さHXが極端に大きくなることで、光制御シート20の厚みが厚くなってしまう。また、第1方向D1に沿った第1遮光部30Xの最大幅(第2底面32の幅WBX)が大きくなると、光制御シート20の第2主面21B上における第1遮光部30Xが占める割合が大きくなる。すなわち、第3方向D3からの観察における第1遮光部30Xが設けられていない領域の割合、言い換えると第3方向D3からの観察における透過部25が設けられている領域の割合(開口率)は、極端に小さくなる。したがって、光制御シート20の透過率が大幅に低下してしまうという不具合が生じる。
一方、図12に示された光制御シートでは、第1方向D1に沿った隣り合う二つの第1遮光部30Yの離間間隔LSの長さや第1方向D1に沿った第1遮光部30Yの第1底面31の幅WBYを維持しながら、第3方向D3に沿った第1遮光部30Yの高さHYを高くしている。図12に示された例においても、図3に示された第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせによって実現される透過光の出射角度範囲RVと同程度にまで、透過光の出射角度範囲を狭くすることができる。
図12に示された例では、第3方向D3からの観察における透過部25が設けられている領域の割合(開口率)を維持することができる。したがって、光制御シート20の透過率を概ね維持することができる。しかしながら、図12に示された例では、第1遮光部30Yのアスペクト比、すなわち幅WBYに対する高さHYの比(HY/WBY)が極端に大きくなる。したがって、第1遮光部30の製造が極めて困難になってしまう。
図11及び図12に示された例と比較して、本実施の形態によれば、第1遮光部30及び第2遮光部40を組み合わせて用いることで、透過光の出射角度範囲RVを効果的に狭くすることができる。とりわけ、開口率を維持して光制御シート20の透過率を大きく低下させることなく、さらに第1遮光部30のアスペクトが大きくなり過ぎることを効果的に回避しながら、透過光の出射角度範囲RVを効果的に狭くすることができる。
なお、以上においては、第1遮光部30及び第2遮光部40が画像光を遮光して視野角を狭めることに言及した。しかしながら、第1遮光部30及び第2遮光部40は、画像光だけでなく、環境光等の外光を吸収することもできる。環境光を遮光、とりわけ吸収することで、表示装置10によって表示される画像のコントラストを改善することも可能となる。
さらに、次に説明するように構成することで、透過光の出射角度範囲RVを有効に狭い範囲とすることができる。
まず、次の条件Aが満たされることが好ましい。
(条件A):光制御シート20の主切断面において、各第2遮光部40の第1方向D1における一側S1Aとなる一側端部2Aと、当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30に第1方向D1における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部30のうちの第1方向D1における最も一側であり且つ第3方向D3における第2遮光部40から最も離間する他側となる位置(一側他側端部1AB)と、を通過する直線LL1(図3参照)が、当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30と交差する。
上述したように、第1遮光部30及び第2遮光部40の組み合わせによれば、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40の間と、を通過する光の進行方向を制限することで、透過光の出射角度範囲を狭めることができる。しかしながら、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40とは異なる組み合わせの二つの第2遮光部40の間と、を通過する光が生じることも考えられる。このような光は僅かであり、例えば光制御シート20を表示装置10に適用して視野角制御を行う場合には、大きな不具合とはなりにくい。ただし、条件Aを満たすことにより、このような光を第1遮光部30及び第2遮光部40のいずれかに入射させて遮光することが可能となる。すなわち、条件Aが満たされることで、開口率を維持して透過率を大きく低下させることなく、透過光の出射角度範囲を有効に狭めることができる。光制御シート20を表示装置10に適用した場合には、画像の明るさを大きく低下させることなく、視野角を有効に狭めることができる。
また、次の条件Bが満たされることが好ましい。
(条件B):光制御シート20の主切断面において、第1方向D1に沿った第1遮光部30なす台形形状の上底31Aの幅をWA〔μm〕とし、第1方向D1に沿った第1遮光部30をなす台形形状の下底32Aの幅をWB〔μm〕とし、第3方向D3に沿った第1遮光部30をなす台形形状の高さをH〔μm〕とし、第1方向D1に沿った第2遮光部40の幅をL〔μm〕とし、第3方向D3に沿った第1遮光部30および第2遮光部40の離間距離をD〔μm〕とし、第1方向D1に沿った第1遮光部30の配列ピッチをP〔μm〕として、次の式が成り立つ。
(P−WA/2−WB/2)/H≦(WA+L)/(2×D)
条件Bの式の左辺「(P−WA/2−WB/2)/H」は、図4における角度θBに関する「tanθB」の値となる。また、条件Bの式の右辺「(WA+L)/(2×D)」は、図4における角度θCに関する「tanθC」の値となる。そして、条件Bの式が満たされることは、角度θCが角度θB以上となることを意味している。すなわち、条件Bが満たされることで、条件Aが満たされる場合と同様に、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40とは異なる組み合わせの二つの第2遮光部40の間と、を通過する光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によって効果的に遮光することが可能となる。したがって、条件Bが満たされることで、開口率を維持して透過率を大きく低下させることなく、透過光の出射角度範囲を有効に狭めることができる。光制御シート20を表示装置10に適用した場合には、画像の明るさを大きく低下させることなく、視野角を有効に狭めることができる。
なお、図示された例において、第1遮光部30及び第2遮光部40の間に位置する透過部25は、第1ベース部27、第2ベース部28及び突出部分29を有している。透過部25内において、異なる屈折率の部分があれば、当該異なる屈折率を有した二つの部分の界面で光が屈折する。屈折率を調節しておくことで問題となることは生じ難いが、厳密に評価すると、条件A及び条件Bに代えて、次の条件Cが満たされることが好ましい。
(条件C):光制御シート20の主切断面において、各第2遮光部40の第1方向D1における一側S1Aとなる一側端部2Aに接するようにして入射した後、当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30が存在しないとの仮定で、一つの第1遮光部30に第1方向D1における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部30のうちの第1方向D1における最も一側であり且つ第3方向D3における第2遮光部40から最も離間する他側となる位置(一側他側端部1AB)に向かう光の光路LP6と交差するように、当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30が配置されている。
条件Cにおける「当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30が存在しないとの仮定で」とは、対象となる一つの第1遮光部30が存在せずに、当該一つの第1遮光部30と隣り合う他の第1遮光部30との間に存在する部分と同一の屈折率を有する部分が代わりに存在することを仮定している。図示された例においては、対象となる一つの第1遮光部30に代えて突出部分29と同一の屈折率を有する材料が設けられていると仮定して二つの位置2A,1ABを通過する光の光路が、対象となる一つの第1遮光部30と交差することになる。この条件Cが満たされる場合には、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40とは異なる組み合わせの二つの第2遮光部40の間と、を通過する光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によってより効果的に遮光することが可能となる。開口率を維持して透過率を大きく低下させることなく、透過光の出射角度範囲を有効に狭めることができる。光制御シート20を表示装置10に適用した場合には、画像の明るさを大きく低下させることなく、視野角を有効に狭めることができる。
さらに、次の条件Dが満たされることが好ましい。
(条件D):光制御シート20の主切断面において、各第2遮光部40の第1方向D1における一側S1Aとなる一側端部2Aに接するようにして入射した後、第1遮光部30及び第2遮光部40の間となる領域(図示された例において、ベース部分26)の屈折率をnとしてArcsin(1/n)〔°〕で表される角度だけ光制御シート20の法線方向(図示された例において、第3方向D3)に対して第3方向D3における他側で第1方向D1における他側に傾斜した方向に進む光が、当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30、又は、この一つの第1遮光部30に第1方向D1における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部30に入射する。
第1遮光部30及び第2遮光部40の間となる領域の屈折率をnとし、光制御シート20への入射角度をθAとすると、光制御シート20内において光の進行方向が法線方向である第3方向D3に対してなす角度は、スネルの法則を用いて、Arcsin(sinθA/n)〔°〕となる。したがって、光制御シート20のシート面に沿って進み光制御シート20内に入射した光の進行方向が光制御シート20の法線方向に対してなす角度θT(図3〜図5参照)は、入射角度を90°としてスネル法則を適用することにより、Arcsin(1/n)〔°〕となる。つまり、光制御シート20内を進む光の進行方向が光制御シート20の法線方向に対してなす最大の角度θTは、Arcsin(1/n)〔°〕となる。そして、条件Dが満たされると、図3に示すように、第2遮光部40の一側端部2Aに接するようにして光制御シート20内に入射して光制御シート20内を最大進行角度θTで進行する光LP5は、いずれかの第1遮光部30に入射して遮光されるようになる。
すなわち、条件Dが満たされることで、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40とは異なる組み合わせの二つの第2遮光部40の間と、を通過する光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によってより効果的に遮光することが可能となる。これにより、条件Dが満たされることで、開口率を維持して透過率を大きく低下させることなく、透過光の出射角度範囲を有効に狭めることができる。光制御シート20を表示装置10に適用した場合には、画像の明るさを大きく低下させることなく、視野角を有効に狭めることができる。
さらに、条件Dに代えて条件Eが満たされることが好ましい。
(条件E):光制御シート20の主切断面において、各第2遮光部40の第1方向D1における一側S1Aとなる一側端部2Aに接するようにして入射した後、第1遮光部30及び第2遮光部40の間となる領域(図示された例において、ベース部分26)の屈折率をnとしてArcsin(1/n)〔°〕で表される角度だけ光制御シート20の法線方向(図示された例において、第3方向D3)に対して第3方向D3における他側で第1方向D1における他側に傾斜した方向に進む光が、当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30に入射する。
条件Eが満たされて、図3に示すように、対象となる光路LP5を進む光が第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30に入射する場合、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40とは異なる組み合わせの二つの第2遮光部40の間と、を通過する光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によってさらに効果的に遮光することが可能となる。これにより、条件Dが満たされることで、開口率を維持して透過率を大きく低下させることなく、透過光の出射角度範囲を有効に狭めることができる。光制御シート20を表示装置10に適用した場合には、画像の明るさを大きく低下させることなく、視野角を有効に狭めることができる。
さらに、条件Fが満たされることが好ましい。
(条件F):光制御シート20の主切断面において、第1遮光部30及び第2遮光部40の間となる領域(図示された例において、ベース部分26)の屈折率をnとし、第1方向D1に沿った第2遮光部40の幅をL〔μm〕とし、光制御シート20の法線方向(図示された例において、第3方向D3)に沿った第1遮光部30および第2遮光部40の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つ。
Arcsin(1/n)≦Arctan(L/(2×D))
条件Fの式の左辺は、上述したように、光制御シート20のシート面に沿って進み光制御シート20内に入射した光の進行方向が光制御シート20の法線方向に対してなす角度θTである。すなわち、条件Fの式の左辺は、光制御シート20内を進む光の進行方向が光制御シート20の法線方向に対してなす最大の角度θTである。一方、条件Fの式の右辺は、図5における角度θDを表している。そして、条件Fの式が満たされることは、角度θDが角度θT以上となることを意味している。つまり、条件Fが満たされることで、第1遮光部30の第1底面31(上底31A)の幅WAに依存することなく、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40とは異なる組み合わせの二つの第2遮光部40の間と、を通過する光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によって効果的に遮光することが可能となる。これにより、光制御シート20を透過した光の出射方向を有効に狭い角度範囲RVに絞ることができる。
さらに、条件Gが満たされることが好ましい。
(条件G):光制御シート20の主切断面において、第1遮光部30及び第2遮光部40の間となる領域(図示された例において、ベース部分26)の屈折率をnとし、第1方向D1に沿った第1遮光部30の上底31Aの幅をWA〔μm〕とし、第1方向D1に沿った第2遮光部40の幅をL〔μm〕とし、光制御シート20の法線方向(図示された例において、第3方向D3)に沿った第1遮光部30および第2遮光部40の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つ。
Arcsin(1/n)≦Arctan((L+WA)/(2×D))
条件Gの式の左辺は、条件Fの式の左辺と同一であって、光制御シート20のシート面に沿って進み光制御シート20内に入射した光の進行方向が光制御シート20の法線方向に対してなす角度θTである。すなわち、条件Gの式の左辺は、光制御シート20内を進む光の進行方向が光制御シート20の法線方向に対してなす最大の角度θTである。一方、条件Gの式の右辺は、図4における角度θCを表している。そして、条件Gの式が満たされることは、角度θCが角度θT以上となることを意味している。つまり、条件Gが満たされることで、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40とは異なる組み合わせの二つの第2遮光部40の間と、を通過する光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によって効果的に遮光することが可能となる。これにより、光制御シート20を透過した光の出射方向を有効に狭い角度範囲RVに絞ることができる。
なお、条件Gの右辺は条件Fの右辺よりも大きくなる傾向にある。したがって、条件Fに代えて条件Gが満たされる場合、第1遮光部30と第2遮光部40との間の第3方向D3に沿った離間距離Dを長く設定することができる。したがって、条件Fに加えて条件Gが満たされる場合、光制御シート20を透過した光の出射方向をより狭い角度範囲RVに絞ることができる。
さらに、条件Hが満たされることが好ましい。
(条件H):光制御シート20の主切断面において、各第2遮光部40の第1方向D1における一側S1Aとなる一側端部2Aに接するようにして入射した後、光制御シート20の法線方向(図示された例において、第3方向D3)に対して第1方向D1における他側に傾斜した方向に進む光は、当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30、又は、この一つの第1遮光部30に第1方向D1における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部30に入射する。
条件Hが満たされる場合、条件Dが満たされる場合、各第2遮光部40の一側S1A接するようにして光制御シート20内に入射して光制御シート20の法線方向に対して第1方向D1における他側に傾斜した方向に進む光は、当該第2遮光部40に対応する一つの第1遮光部30と、この一つの第1遮光部30に第1方向D1における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部30と、の間を通過することができない。すなわち、条件Hが満たされることで、第1方向D1に隣り合う二つの第1遮光部30の間と、当該二つの第1遮光部30に対応する二つの第2遮光部40とは異なる組み合わせの二つの第2遮光部40の間と、を通過する光を、第1遮光部30又は第2遮光部40によって効果的に遮光することが可能となる。これにより、条件Hが満たされることで、透過光の出射角度範囲を有効に狭めることができる。
なお、透過光の出射角度範囲RVを狭くする観点から、第3方向D3に沿った第1遮光部30と第2遮光部40との間の離間距離は長く設定されることが好ましい。例えば、条件Iが満たされるようにしてもよい。
(条件I):光制御シート20の主切断面において、第1方向D1に沿った第1遮光部30がなす台形形状の上底31Aの幅をWA〔μm〕とし、光制御シートの法線方向(図示された例において、第3方向D3)に沿った第1遮光部30及び第2遮光部40の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つ。
WA/2≦D
条件Iが満たされる場合、第2遮光部40を第1遮光部30から離間させることで、透過光の出射角度範囲RVを効果的に狭めることができる。
さらに、透過光の出射角度範囲Rθを狭く絞る観点から、条件Jが満たされるようにしてもよい。
(条件J):光制御シート20の主切断面において、第1方向D1に沿った第2遮光部40の幅をL〔μm〕とし、光制御シートの法線方向(図示された例において、第3方向D3)に沿った第1遮光部30及び第2遮光部40の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つ。
L/2≦D
条件Jが満たされる場合、第2遮光部40を第1遮光部30から離間させることで、透過光の出射角度範囲RVを効果的に狭めることができる。
以上に説明してきたように、本実施の形態において、光制御シート20は、一方向(図示された例において、第1方向D1)に配列された可視光遮光性を有する複数の第1遮光部30と、一方向に配列された可視光遮光性を有する複数の第2遮光部40と、を有している。各第1遮光部30に対応して一つの第2遮光部40が設けられ、複数の第2遮光部40は、光制御シート20の法線方向(図示された例において、第3方向D3)に複数の第1遮光部30から離間している。このような本実施の形態によれば、第1遮光部30及び第2遮光部40を組み合わせて用いることで、第2遮光部40が設けられていない場合と比較して、光制御シート20を透過する光の出射方向の角度範囲RVを大幅に狭めることができる。とりわけ、光制御シート20の法線方向からの観察において、第1遮光部30が設けられていない面積の割合(開口率)を維持して透過率の低下を回避しながら、透過光の出射角度範囲を大幅に狭めることができる。例えば光制御シート20を表示装置10に適用した場合には、明るさの低下を防止しながら、有効に画像を視認することができる視野角の大きさを大幅に狭めることができる。すなわち、意図しない方向から画像が観察されることを効果的に回避することができる。
具体例を参照しながら一実施の形態を説明してきたが、上述の具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
上述した一実施の形態の一具体例において、各第1遮光部30の一方向D1に沿った長さ(最大幅)は、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40の一方向D1に沿った長さと同一となっている。このような構成によれば、視野角を狭めることができるとともに、透過光量も十分に確保することができる。
ただし、各第1遮光部30の一方向D1に沿った長さ(最大幅)は、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40の一方向D1に沿った長さより長くなっていてもよい。このような構成によれば、第1遮光部30を大きくすることができるので、第1遮光部30を高アスペクト化しやすくなる。これにより、有効に視野角を狭めることができる。
また、各第1遮光部30の一方向D1に沿った長さ(最大幅)は、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部の前記一方向に沿った長さより短くなっていてもよい。このような構成によれば、第2遮光部40を用いることで、所望の視野角を確保しやすくなる。
また、上述の一具体例において、第1遮光部30は、第1方向D1に等間隔に配置されていたが、この例に限られず、第1遮光部30の第1方向D1に沿った配置ピッチが一定でないようにしてもよい。また、上述の一具体例において、第1遮光部30は、第2方向D2に沿って一定の断面形状を有する例を示したが、第1遮光部30の断面形状が第2方向D2における位置に応じて変化するようにしてもよい。さらに、上述の一具体例において、光制御シート20に含まれる多数の第1遮光部30が互いに同一に構成されていたが、この例に限られず、光制御シート20に含まれる多数の第1遮光部30が互いに異なる構成を有するようにしてもよい。
同様に、第2遮光部40は、第1方向D1に等間隔に配置されていたが、この例に限られず、第2遮光部40の第1方向D1に沿った配置ピッチが一定でないようにしてもよい。また、上述の一具体例において、第2遮光部40は、第2方向D2に沿って一定の幅を有する例を示したが、第2遮光部40の幅が第2方向D2における位置に応じて変化するようにしてもよい。さらに、上述の一具体例において、光制御シート20に含まれる多数の第2遮光部40が互いに同一に構成されていたが、この例に限られず、光制御シート20に含まれる多数の第2遮光部40が互いに異なる構成を有するようにしてもよい。
さらに、上述した一具体例において、各第1遮光部30と、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40は、第1方向D1において揃えて配置されている例を示した。より具体的には、上述した一具体例において、各第1遮光部30の第1方向D1における中心と、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40の第1方向D1における中心が、第1方向D1において一致するよう、第1遮光部30及び第2遮光部40が位置決めされていた。しかしながら、図8に示すように、各第1遮光部30の第1方向D1における中心と、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40の第1方向D1における中心が、第1方向D1においてずれるようにしてもよい。
図8に示された例において、各第1遮光部30の第1方向D1における中心に対して、当該第1遮光部30に対応する第2遮光部40の第1方向D1における中心は、第1方向D1において一側S1Aにずれている。このような例において、光制御シート20を透過する光の出射方向の角度範囲RVは、第1方向D1における一方の側よりも他方の側により広く広がる。図8に示された例において、光制御シート20の法線方向である第3方向D3に沿った第2遮光部40の側(一側S3A)における透過光の出射角度範囲は、第3方向D3に対して第1方向D1における一側S1Aに広がっている。また図8に示された例において、光制御シート20の法線方向である第3方向D3に沿った第1遮光部30の側(他側)における透過光の出射角度範囲は、第3方向D3に対して第1方向D1における他側に広がっている。
さらに、上述してきた光制御シート20を組み合わせて用いることも可能である。図9は、複数の光制御シート20を含む光制御シート組合体18を示している。光制御シート組合体18は、第1光制御シート20A及び第2光制御シート20Bを含んでいる。第1光制御シート20Aは、上述した光制御シート20と同様の構成を有し、同様に配置されている。一方、第2光制御シート20Bは、上述した光制御シート20と同様の構成を有している。ただし、第1光制御シート20Aにおける第1遮光部30の配列方向及び第2遮光部40の配列方向は、第2光制御シート20Bにおける第1遮光部30の配列方向及び第2遮光部40の配列方向と非平行となっている。このような光制御シート組合体18によれば、第1光制御シート20Aにおける第1遮光部30及び第2遮光部40の配列方向と、第2光制御シート20Bにおける第1遮光部30及び第2遮光部40の配列方向との二方向に沿って、透過光の進行方向を狭い角度範囲内に絞ることができる。
図9に示された例では、第1光制御シート20A及び第2光制御シート20Bは、第3方向D3に積層されている。第1光制御シート20Aにおける第1遮光部30及び第2遮光部40は第1方向D1に配列されている。一方、第2光制御シート20Bにおける第1遮光部30及び第2遮光部40は第2方向D2に配列されている。したがって、光制御シート組合体18を透過する光の進行方向を第1方向D1及び第2方向D2の両方に沿って狭い角度範囲内に絞ることができる。
また、光制御シート20及び光制御シート組合体18は、表示装置10への適用に限定されない。光制御シート20及び光制御シート組合体18は、例えば、二つの空間を区画するために用いられる区画部材50に適用することができる。このような区画部材50として、建物や移動体の窓を例示することができる。また、図10に示すように、パーテーションとして用いられる区画部材50に光制御シート20を適用することも可能である。
10 表示装置
12 面光源装置
15 画像形成装置
18 光制御シート組合体
20 光制御シート
21 光学シート
21A 第1主面
21B 第2主面
25 透過部
25a 凹部
26 ベース部分
27 第1ベース部
28 第2ベース部
29 突出部分
30 第1遮光部
31 第1底面
31A 上底
32 第2底面
32A 下底
33 第1側面
34 第2側面
36 主部
37 可視光吸収材
40 第2遮光部
50 区画部材
D1 第1方向
S1A 一側
D2 第2方向
S2A 一側
D3 第3方向
S3A 一側
1AA 一側一側端部
1AB 一側他側端部
1BA 他側一側端部
1BB 他側他側端部
2A 一側端部
2B 他側端部

Claims (26)

  1. 一方向に配列された可視光遮光性を有する複数の第1遮光部と、
    前記一方向に配列された可視光遮光性を有する複数の第2遮光部と、を備える光制御シートであって、
    各第1遮光部に対応して一つの第2遮光部が設けられ、
    前記複数の第2遮光部は、前記光制御シートの法線方向に前記複数の第1遮光部から離間している、光制御シート。
  2. 各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部に接するようにして入射した後、前記第1遮光部及び前記第2遮光部の間となる領域の屈折率をnとしてArcsin(1/n)〔°〕で表される角度だけ前記光制御シートの前記法線方向に対して前記一方向における他側に傾斜した方向に進む光は、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部、又は、前記一つの第1遮光部に前記一方向における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部に入射する、請求項1に記載の光制御シート。
  3. 各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部に接するようにして入射した後、前記第1遮光部及び前記第2遮光部の間となる領域の屈折率をnとしてArcsin(1/n)〔°〕で表される角度だけ前記光制御シートの前記法線方向に対して前記一方向における他側に傾斜した方向に進む光は、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部に入射する、請求項1又は2に記載の光制御シート。
  4. 各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部に接するようにして入射した後、前記光制御シートの前記法線方向に対して前記一方向における他側に傾斜した方向に進む光は、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部、又は、前記一つの第1遮光部に前記一方向における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部に入射する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光制御シート。
  5. 前記第1遮光部及び前記第2遮光部の間となる領域の屈折率をnとし、前記一方向に沿った前記第2遮光部の幅をL〔μm〕とし、前記光制御シートの前記法線方向に沿った前記第1遮光部および前記第2遮光部の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つ、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光制御シート。
    Arcsin(1/n)≦Arctan(L/(2×D))
  6. 前記一方向に沿った前記第2遮光部の幅をL〔μm〕とし、前記光制御シートの前記法線方向に沿った前記第1遮光部および前記第2遮光部の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つ、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光制御シート。
    L/2≦D
  7. 各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部に接するようにして入射した後、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部が存在しないとの仮定で前記一つの第1遮光部に前記一方向における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部のうちの前記一方向における最も一側であり且つ前記法線方向における前記第2遮光部から最も離間する側となる位置に向かう光の光路と交差するように、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部が配置されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光制御シート。
  8. 各第2遮光部の前記一方向における一側となる端部と、当該第2遮光部に対応する一つの第1遮光部に前記一方向における他側から隣り合う他の一つの第1遮光部のうちの前記一方向における最も一側であり且つ前記法線方向における前記第2遮光部から最も離間する側となる位置と、を通過する直線が、前記一つの第1遮光部と交差する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光制御シート。
  9. 前記第1遮光部は、前記一方向に沿った断面において、台形形状を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光制御シート。
  10. 前記法線方向に沿って前記第2遮光部に近接する側に上底が位置し、前記法線方向に沿って前記第2遮光部から離間する側に前記上底よりも幅が広い下底が位置する、請求項9のいずれか一項に記載の光制御シート。
  11. 前記一方向に沿った前記台形形状の前記上底の幅をWA〔μm〕とし、前記光制御シートの前記法線方向に沿った前記第1遮光部および前記第2遮光部の離間距離をD〔μm〕として、次の式が成り立つ、請求項10に記載の光制御シート。
    WB/2≦D
  12. 前記一方向に沿った前記台形形状の上底の幅をWA〔μm〕とし、前記一方向に沿った前記台形形状の下底の幅をWB〔μm〕とし、前記法線方向に沿った前記台形形状の高さをH〔μm〕とし、前記一方向に沿った前記第2遮光部の幅をL〔μm〕とし、前記法線方向に沿った前記第1遮光部および前記第2遮光部の離間距離をD〔μm〕とし、前記一方向に沿った前記第1遮光部の配列ピッチをP〔μm〕として、次の式が成り立つ、請求項9〜11のいずれか一項に記載の光制御シート。
    (P−WA/2−WB/2)/H≦(WA+L)/(2×D)
  13. 各第1遮光部の前記一方向に沿った長さは、当該第1遮光部に対応する第2遮光部の前記一方向に沿った長さと同一である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光制御シート。
  14. 各第1遮光部の前記一方向に沿った長さは、当該第1遮光部に対応する第2遮光部の前記一方向に沿った長さより長い、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光制御シート。
  15. 各第1遮光部の前記一方向に沿った長さは、当該第1遮光部に対応する第2遮光部の前記一方向に沿った長さより短い、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光制御シート。
  16. 各第1遮光部は、前記一方向と前記法線方向との両方に非平行な方向に延び、
    各第2遮光部は、前記一方向と前記法線方向との両方に非平行な前記方向に延びる、請求項1〜15のいずれか一項に記載の光制御シート。
  17. 前記一方向に隣り合う二つの第1遮光部の間と、前記法線方向において前記複数の第1遮光部及び前記複数の第2遮光部の間とに、可視光透過性を有した透過部を、更に備える、請求項1〜16のいずれか一項に記載の光制御シート。
  18. 一方の面に形成された複数の凹部内に前記複数の第1遮光部を設けられ且つ他方の面上に前記複数の第2遮光部を設けられた可視光透過性を有した透過部を、更に備える、請求項1〜17のいずれか一項に記載の光制御シート。
  19. 前記第2遮光部は、遮光膜である、請求項1〜18のいずれか一項に記載の光制御シート。
  20. 各第1遮光部の前記法線方向に沿った高さは、前記第2遮光部の前記法線方向に沿った厚みよりも大きい、請求項1〜19のいずれか一項に記載の光制御シート。
  21. 各第1遮光部と当該第1遮光部に対応する第2遮光部は、前記法線方向への投影において、少なくとも部分的に重なる、請求項1〜20のいずれか一項に記載の光制御シート。
  22. 請求項1〜21のいずれか一項に記載された光制御シートと、
    前記光制御シートと重ねられた画像形成装置と、を備える、表示装置。
  23. 請求項1〜21のいずれか一項に記載された光制御シートを備える、区画部材。
  24. 請求項1〜21のいずれか一項に記載された光制御シートである第1光制御シートと、
    請求項1〜21のいずれか一項に記載された光制御シートであり前記第1光制御シートに積層された第2光制御シートと、を備え、
    前記第1光制御シートにおける前記複数の第1遮光部の配列方向は、前記第2光制御シートにおける前記複数の第1遮光部の配列方向と非平行である、光制御シート組合体。
  25. 請求項24に記載された光制御シート組合体と、
    前記光制御シート組合体と重ねられた画像形成装置と、を備える、表示装置。
  26. 請求項24に記載された光制御シート組合体を備える、区画部材。
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